隧道股份周文波我国软土盾构法隧道施工技术综述part1

20世纪50、60年代以来，盾构法施工在我国的沿海（上海、广州、深圳、天津）和内陆城市（北京、南京、武汉）逐步得到应用，并在轨道交通、越江公路、能源等领域得到广泛应用。近年来，随着我国市政基础设施建设的全面展开，有效利用和开发地下空间资源，成为各地政府的共识，由此，我国的盾构法隧道施工技术在各类工程实践中得到迅速发展。1.我国软土盾构法施工技术的发展轨迹2.我国现有的盾构法施工技术3.软土盾构法施工技术在我国的应用4.国产地铁盾构的开发、应用及产业化5.信息化管理在软土盾构法隧道施工中的应用6.软土盾构法隧道施工发展新趋势从我国开始隧道施工的可行性实验至今，盾构法软土隧道施工技术在我国大致经历了5个发展历程。1.我国软土盾构法施工技术的发展轨迹盾构法软土隧道施工技术在我国的发展历程施工技术时期年份背景工程盾构施工技术雏形可行性试验1962～1965塘桥试验隧道（φ4.16m盾构）网格盾构施工技术试验摸索期1966～1970打浦路越江隧道（φ10.2m盾构）技术发展期1973～现在延安东路隧道北线（φ11.3m盾构）等土压平衡盾构施工技术试验摸索期1987～1988市南站过江电缆隧道（φ4.35m盾构）技术发展期1991～现在上海轨道交通1号线（φ6.34m盾构）等泥水平衡盾构施工技术试验摸索期1994～1996延安东路隧道南线（φ11.22m盾构）技术发展期2001～现在长江隧道（φ15.43m盾构）等异型盾构施工技术试验摸索期2002～2004上海轨道交通8号线（φ6.52mхW11.12m双圆盾构）技术发展期2005～现在上海轨道交通6号线（φ6.52mхW11.12m双圆盾构）我国盾构法隧道技术的发展*50年代，东北阜新煤矿首次采用直径2.6m手掘式盾构施工巷道。*1957年，北京市政工程局采用2台直径2.0m和2.6m手掘式盾构进行城市下水道施工。*1962年，上海隧道工程股份有限公司在软土地层进行直径4.2m手掘和网格盾构的浅推进和深推进工程试验。*1965年，上海采用直径10.22m网格挤压盾构掘进国内首条水底公路隧道－打浦路隧道掘进长度1322m。1962年，首次在上海塘桥进行盾构法试验施工盾构类型：普通敞胸盾构尺寸：直径4.16m管片类型：螺栓连接的单层钢筋混疑土管片作为隧道衬砌地质条件：粉砂层及软粘土地层掘进长度：浅层隧道27m深层隧道40m施工周期：13个月试验结论：证明了上海饱和含水软土地层用盾构法、钢筋混凝土管片建造隧道是可行的。1965年上海打浦路隧道网格式盾构施工技术1965年，我国盾构法越江隧道施工实现零的突破，上海打浦路隧道用的网格式盾构，实现了闭胸式施工。该工程的成功建设，对我国盾构法软土隧道发展具有里程碑式的意义。地理位置：上海市南端浦西的打浦路、浦东的耀华路；隧道全长：全长2736m；掘进方式：直径10.22m网格转盘式盾构施工盾构掘进机自重395t，自动挖土，根据掘进段地质工况，采用敞开式水力机械出土施工，也可采用闭胸挤压式推进施工，排土能力达到200m3/h；隧道衬砌：八块钢筋混凝土管片拼装成圆环，环宽0.9m，厚度60cm成环后隧道外径10m，内径8.8m；地质条件：主要为粘性土地层。1991年，土压平衡盾构施工技术1991年，上海采用7台直径6.34m的土压平衡盾构，进行地铁1号线工程施工，这为后来我国城市轨道交通建设的大发展提供了保障。1993年，复合式盾构在我国复杂地层中应用广州地铁1号线工程的成功建设，为我国复合型盾构的研究和施工提供了参考，也开创了我国复合型盾构施工的先河。1994年，大型泥水平衡盾构首次应用上海延安东路隧道南线施工中，采用一台直径11.22m的泥水平衡盾构，不仅填补了我国泥水平衡盾构施工的空白，也为我国超大直径、超长距离越江公路隧道的建设创造了条件。2003年，双圆盾构开始在我国隧道施工中得到应用上海轨道交通8号线首次运用双圆盾构进行掘进施工，并获得成功。这对我国异型盾构的研究和施工具有重要的参考价值，它使我国成为继日本之后，世界上第二个掌握此项施工技术的国家。2003年，世界超大直径的盾构在上海上中路隧道工程中应用2003.12-至今全长2800m,其中圆形隧道长1250m二条，隧道内径Φ1330mm，设计为双层公路隧道,外径Φ1450m,采用Φ14.87m泥水平衡盾构施工。它是国内第一条真正意义上的双层隧道.工程西起上中路、龙川路交叉口，与中环线南段衔接，东至浦东规划的华夏路、公园大道交叉口。2006年，世界最大直径的盾构在我国长江隧道工程中应用长江隧道的建设和贯通，标志着目前世界上盾构连续施工距离最长的工程在中国诞生。同时，它也标志着我国盾构法软土隧道施工技术跻身国际先进水平的行列。返回盾构法隧道施工涉及到土力学、基础工程学、机械等众多学科，具有很强的专业性和实践性。在过去的半个世纪的时间里，我国的施工单位、科研单位和大专院校等对我国盾构法隧道施工进行了较为广泛的研究，并取得了一定的成果，这些研究与我国地下空间的开发利用及国家经济水平相适应，促使我国形成了一套较为完整的盾构法施工技术体系，目前，我国的部分技术、工法甚至达到国际先进水平。2.我国现有的盾构法施工技术2.1我国成熟的软土盾构法施工技术体系经过近半个世纪的发展，我国已在盾构法软土隧道领域形成了相关的施工及验收规范、各类盾构法施工工法等标准性文件，并在以下八方面形成了较为成熟的关键技术体系。(1)盾构施工对地表沉降影响的控制技术盾构法隧道施工中，通过隧道开挖面稳定性控制技术及同步注浆技术达到控制地表沉降的目的（控制在1～-3cm范围内）。2003年12月，天津地铁一号线下瓦房～小白楼区间隧道盾构穿越王仲山故居/天津。最大沉降-9.2mm。2007年6月，上海轨道交通9号线6标工程盾构穿越高架轻轨/上海。最大沉降-3mm。(2)隧道轴线控制技术在软土盾构法隧道施工中，盾构轴线控制是一项关键技术。我国主要是通过盾构姿态、管片拼装、同步注浆等工艺的优化，以及盾构铰接装置、超挖刀的综合运用，有效地将隧道轴线偏差控制在±50mm以内。小半径曲线盾构轴线控制更是一项公关技术。的上海地铁l号线汉中路～上海火车站间上行线区间，隧道圆曲线段半径为299.851m，是目前已建地铁中曲线段半径最小的盾构施工区段。上行线R429m段隧道轴线-100-5005010085100115130145160175190205220235250265280295310325340355370385400环号偏差值/mm隧道平面上行线R399m段隧道轴线-100-5005010096097098099010001010102010301040105010601070108010901100111011201130环号偏差值/mm隧道平面(3)盾构近距离穿越隧道及大型管涵施工技术对于隧道施工而言，工程中遇到的各类管线问题一直是困扰盾构施工的难题，它对沉降控制的精度要求极为严格，而我国在软土盾构法隧道中形成的近距离穿越已建隧道和大型管涵施工技术，有效解决了这个难题。上海轨道交通2号线盾构穿越营运地铁1号线上海明珠线地铁4号线西藏南路站~南浦大桥站区间隧道盾构穿越在建隧道叠交进洞上海轨道交通6号线民生路站～源深体育中心站区间隧道盾构2.2米覆土下穿越营运原水箱涵效果：沉降±2.5mm以内，差异沉降±1.25mm内盾构在中山公园站进洞处有一道污水箱涵(4.2m×3.7m)，其底部与隧道的间距仅为1.4m。明珠线轻轨桩基距离盾构最小距离为3.9m。污水箱涵上行线“先行号”明珠轻轨下K11+273.420(内壁）SK11+275.000(内壁）路凯旋路宁长尺寸以计。盾构漕河泾盾构3.9m钻孔灌注桩2号线延伸段古北路站～中山公园站区间盾构穿越箱涵进洞实施效果通过采取局部水平冻结、建立科学的监测手段、合理控制施工参数及安装气囊等综合措施，盾构在1天内顺利实现了安全穿越箱涵后的进洞施工，并最终将其总体变形控制在+3.7～-2.8mm以内，差异沉降控制在3mm以内，在满足污水箱涵正常排水的同时，保证了明珠轻轨的正常运行，产生了显著的经济效益和社会效益。污水箱涵沉降表-4-3-2-10123405-5-2805-6-405-6-1105-6-1805-6-2505-7-205-7-905-7-1605-7-2305-7-3005-8-605-8-1305-8-20时间沉降值/mmC1C2C3C4C5C6C7C8(4)盾构穿越障碍物施工技术在城市轨道交通建设过程中，盾构施工有时需穿越既有的工作井，比如，上海的延安东路隧道南线施工需要穿越c15素混凝土槽壁，在此基础上，工程人员总结了一套与其相适应的施工参数和技术措施，并形成了切削障碍物（纤维钢筋混凝土等）的盾构的刀盘刀具设计模式及一套盾构穿越障碍物的切削技术，同时借助信息化的动态施工管理，达到满足盾构切削障碍物施工及地面沉降控制技术的要求。盾构穿桩模拟3号水台4.8蒲汇塘泵站宜山路下行线上行线4号线宜山路车站1070106510601075108010851090109511001065106010551070107510801085109010951100推进方向盾构穿越4号线宜山路站平面图9号线6标宜山路~徐家汇站区间盾构穿越槽壁施工穿越4号线车站剖面图上行线下行线4号线宜山路车站4.0m1.6m本区间隧道上行线936环～958环、下行线948环～969环分别穿越复兴东路隧道地下连续墙。上行线已推进至632环，下行线已推进至888环暂停推进，待爆破后继续推进。区间隧道与复兴路隧道平面位置关系图下行线948环下行线969环上行线936环上行线958环9号线3标复兴路隧道地墙爆破效果地墙爆破后，平均24小时左右可以依靠盾构自身的切削能力进行穿越。在穿越过程中也有大石块出现，需要将螺旋机排土口拆除进行大块物体的排除。下行线盾构进洞刀盘情况螺旋机内取出的大块砼